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GPS技术及在公路勘测中的应用
[摘要]本文介绍了GPS定位原理及在公路测设中的实际应用，包括控制测量及RTKGPS路线放样。着重介绍了控制测量中内业处理，即GPS控制网平差方法、精度；探讨了RTKGPS技术的作业方法、路线放样的精度及其存在的一些问题。
[关键词]GPS技术公路勘测RTKGPS技术
1前言
在科学技术就是生产力的新时代，时间就是生产力，效率就是效益。如何在激烈的竞争中得以生存，改变工作手段，充分利用先进的设备，掌握先进的技术，是时代的呼唤，是实在必行的。在公路行业，作为先锋军的测量专业，社会的发展已经打破了传统的作业方式（即耗时耗力的常规测量，比如用经纬仪、半站仪、全站仪进行边角测量），代表测绘发展方向RTK测量的问世，几年间就为测绘、土地、交通、水利、电力等行业的发展，开辟了一个极其广阔的天地。GPS测量在公路中的实践表明，这种测量方式，尤其是RTK测量，不仅能更好的保证精度，而且大大的降低了野外作业的劳动强度，大大的提高了野外的作业速度，减少了野外的作业人员，节约了工程成本。
我院在2001年年底购置了一套（三台套）美国天宝Trimble4700GPS系统，并初次在省道302线梓潼境段62公里的二级公路勘测中应用，本文结合生产实践就GPS技术在公路勘察测设中的应用作一总结。
2GPS简介
GPS是利用导航卫星进行测时、测距，以构成全球定位系统。整个系统包括三大部分：空间部分、地面监控部分和用户部分。
空间部分：由24颗人造卫星组成，它们是非同步轨道卫星，分布在六个相隔600的轨道平面上，轨道平面与赤道平面夹角600。在地球上任何地方、任何时刻至少能够观测到4颗卫星。地面监控部分：
主控站用于采集数据、编辑导航电文、诊断地面系统状况、调整卫星位臵及调度卫星。
监测站监测卫星，并向主控站提供监测数据，是一个无人值守的受主控站控制的数据采集中心。
注入站定时将主控站发来的信息注入各个卫星，然后由卫星发射。
用户部分：即GPS接收机。用来接收GPS卫星数据，包括天线、接收机、电源及数据处理软件等。按用途可分为导航型、大地型和授时型三类。
3GPS定位原理
GPS定位原理即测量学中的空间距离后方交会，各测点共视卫星，测定出接收天线到各可见卫星的瞬时距离。为了测定瞬时站星距离，主要采用两种方法：一是测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间，即伪距测量；一是测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，即载波相位测量。利用码相位的伪距测量定位速度最快，只需在任意时刻同时接收3颗以上的卫星就可以解算出该时刻接收天线的三维位臵，但只能用于单点绝对定位。载波相位测量是目前GPS测量中精度最高的测量，而且它的获得不受精码（P码或Y码）保密的限制。利用载波相位进行单点定位可以达到比测距码伪距定位更高的精度。载波相位测量的最主要应用是进行相对定位，即差分GPS（DGPS）定位，用两台接收机同步观测至少四颗卫星，利用载波相位的差分观测值，消除或削弱多种误差的影响，获得两点间高精度的GPS基线向量。

在定位观测时，GPS定位分为动态定位和静态定位。若接收机相对于地球表面运动，则称为动态定位；若接收机相对而言于地球表面静止，则称为静态定位。由于载波相位测量的关键技术是求解“整周模糊度（整周未知数）”，静态测量需要较长的观测时间（一般60min以上），其目的是让卫星星座有较大的变化，以便正确求解整周模糊度；动态测量采用整周模糊度快速逼近技术（FAFA）、OTF算法，提高定位速度。

4GPS在公路勘测中的应用
4.1GPS控制测量
应用GPS技术进行路线测量首先应根据工程需要确定GPS控制网的等级，路线GPS控制测量分为一级、二级、三级和四级共四个等级。对大型桥梁和隧道工程的控制网应采用一、二级精度等级，三级、四级可作为公路的首级控制网。对公路首级控制网通常采用载波相位静态差分技术，以保证得到毫米级精度，满足测区首级四等控制网的要求。
4.1.1点位选择与布网方案
1）GPS控制点应布设在交通方便、便于长期保存的路线两侧。为了避免多路径影响，点位周围应开阔，无大面积水域，无大型建筑物和反射物等。
2）保证卫星高度角，点位周围无高于150的成片建筑物等。
3）点位400m范围内无大功率无线电发射源和高压线。
4）每6—7km左右布设一对GPS点，其对点间要求通视，距离在0.5-0.8km左右，对点连线与中心线交成锐角。4.1.2外业观测及基线解算
外业观测使用仪器为三台美国天宝公司生产的双频接收机，捕捉卫星4颗以上，有效同步观测时间均大于60min。由于图1所示GPS网中复测基线较少，因此对观测的要求也较高，要尽量避免含有粗差的基线向量存在。根据以往的实践经验，基本达到了要求，重测率很